隧道渗漏水成因分析及治理措施研究_隧道渗漏水的成因

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隧道渗漏水成因分析及治理措施研究

刘会迎

中铁十七局集团第二工程有限责任公司，西安

摘 要 本文在介绍我国铁路隧道渗漏水的基本情况、主要危害和表现形式的基础上，从防排水系统设计、施工质量、采用防水材料等方面分析了隧道渗漏水的形成原因，提出相应的治理措施，以便在今后的设计、施工中能有效地防止隧道渗漏水，确保隧道的结构安全和设备的正常使用。

关键词 隧道；渗漏水；成因分析；治理措施

一、引 言

目前我国修建的铁路隧道数量和长度已居世界首位。截至l999年底，已建隧道6876座，总长度3670km，近几年则每年以约200km的速度增长。但就隧道工程质量而言，我国同国外先进水平相比仍有较大差距，主要表现在相当数量的隧道存在基底病害、衬砌裂损和渗漏水等。据统计，截至l998年底，我国运营铁路隧道5000余座，总长2500km，其中有水害的隧道约占70％，水害严重导致状态失格的有l362座，占运营隧道的30％以上。

由于隧道渗漏水，增加隧道内空气湿度，造成钢轨、通讯、照明等设施损坏，据铁路公务部门统计，渗漏水隧道钢轨的使用寿命约为正常状态下的一半；由于道床及路面积水，尤其是隧底翻浆冒泥，直接危及隧道的使用功能，造成不应有的交通事故；隧道渗漏水加快衬砌混凝土碳化速度，特别是有腐蚀性的地下水，破坏混凝土结构，减少隧道的使用寿命；隧道渗漏水降低地下水位，对生态环境造成破坏。

鉴于隧道渗漏水的普遍性及严重危害性，对其形成机理及治理措施进行研究具有极其重大的工程实用价值。

二、隧道渗漏水的主要形式

隧道渗漏水病害主要表现形式有拱顶渗水、滴水，拱脚处渗水、淌水，伸缩缝部位渗水、淌水，侧墙的渗水、淌水、局部涌水、涌泥，道床积水等，在冬天则表现为顶部形成冰挂，侧墙形成冰柱，在道床形成冰堆、冰坡等。

三、隧道渗漏原因

洞悉隧道渗漏水成因，以利于有针对性对其进行预防和治理。隧道渗漏水成因是多方面的[2-4]，最为重要的是人为因素造成的。

（一）隧道开挖对地下渗流场的影响

赋存于地层中的地下水由高压力区向低压力区渗透、补充、排泄，形成了正常渗流场和循环系统，保持了地下水的基本稳定。

隧道的开挖，在原有地层中形成了一个“空洞”，破坏了原地下水的平衡状态，形成了地下水低压力区，改变地下水地下径流方向，使地下水向开挖后的隧道方向汇集。研究表明，隧道开挖后，在隧道周围一定范围内形成了围岩松动区，由于地层的原始地应力的调整，围岩产生变形，出现裂缝，地下水便沿张开裂缝流入隧道。

在可溶岩地段，一旦隧道开挖时揭开溶管、溶隙、溶洞和暗河，岩溶水就会大量涌入隧道。

（二）隧道防排水设计上存在的漏洞

长期以来，人们对隧道渗漏水病害的危害性认识不足，因此在隧道设计上存在重结构、轻防水的倾向。在隧道设计时，许多设计人员对结构强度、刚度及稳定度进行多次计算、验算(这是很必要的)，但除了水沟断面尺寸外，很少有人对防排水进行计算，即使在高水压地段水压值的计算，也仅考虑结构设计的需要。在较长时间内，对隧道防水最薄弱的底部，即使软岩或遇水易软化的岩石(如泥岩)，既不设仰拱，又不铺底，放任地下水侵入道床，形成翻浆冒泥，危及行车安全。施工缝、变形缝处理材料只是按工程类比法(有些比较还并不同类)选用，很少按材料性能、地下水压力等进行计算。所有这些，都给隧道渗漏水埋下了隐患。

（三）隧道施工质量控制对隧道渗漏的影响

隧道施工质量是影响隧道渗漏水主要因素。1.防水混凝土失效

在隧道结构防水中，防水混凝土是防水的主体，只要让主体达到防水效果，其他问题便比较容易解决。但是在目前的防水混凝土施工中，违规作业的现象时有发生，通常表现在：(1)未按设计配合比配制防水混凝土。

(2)未按规定浇筑混凝土，易造成混凝土离析。(3)未按规定进行混凝土振捣。(4)拆模时间过早。(5)未按规定的时间养护。

由于以上情况存在，使混凝土衬砌不密实，表面蜂窝麻面现象严重，衬砌开裂，防水混凝土失效。

2、施工缝、变形缝处理不当

水越积越多，并在衬砌薄弱地方渗流排泄出来。

（四）防水材料

近几年，隧道地下工程防水材料发展迅速

[6-7]，防水注浆材料、混凝土外加剂、各种止水带、止水条、嵌缝防水腻子、渗透结晶型材料等应有尽有，难免会发生鱼目混珠的情况。有些标称为橡胶防水腻子中根本无橡胶成份，抗水性极差，在水中浸泡很短时间便崩解；有些双面复合无纺布的塑料防水板，边上厚、中间薄，更有甚者，中间仅是两层无纺布复合，根本就没有塑料板；止水带、止水条的橡胶成份低，力学性能达不到使用要求；排水盲管刚度小，混凝土浇筑压力将其挤扁等等。虽然这些伪劣产品不是材料的主流，但如果不认真鉴别，使用不慎，定将后患无穷。

由于以上主客观原因的存在，隧道渗漏水现象屡屡发生，“十隧九漏”的说法虽显得有些夸张，但隧道渗漏水的确成了普遍存在的隧道病害，并以此为源，引发隧道其它病害的发生，严重地危害着隧道结构和运营安全。

四、渗漏水治理措施

（一）隧道渗漏水治理宗旨

隧道渗漏水治理宗旨以“排”为主，“防、排、堵、截”相结合的方法，因地制宜，进行综合治理。

（二）排水处理

隧道在开挖过程中，首先要对山表渗水及地下涌水引起高度重视。

开挖过程中，发现渗水，应寻找水源，如是地表水，应进行及时引排，在隧道山体表面，不应留有坑槽，以防积水；如是地下水，应找到出水点，进行有力的封堵，如水压过大，则宜将其引排至永久排水系统中。

开挖后，如边墙、拱部渗漏水应在喷射砼之前，将透水软管或塑料盲沟之类排水管道预埋于岩面上的出水点，采用钢钉固定牢固，喷射于初期支护的砼中，将排水管道引入拱脚，可临时开挖排水沟，将水引出洞外，待永久排水系统完工后，再将水引入永久排水沟内。如隧底涌水，可在仰拱开挖成型后，在仰拱下部再开挖纵、横向盲沟，沟内铺碎石并用土工布包裹，盲沟应引出洞外。隧道初期支护完成后，在铺设防水板之前，要对初支表面的钢筋头、锚杆头等尖锐物进行齐根切除，然后检查喷射砼表面的平整度，矢弦比大于1:6的必须予以补喷找平，之后对仍有外露的尖锐物进行砂浆抹平，以防刺破防水板。按设计要求铺设纵、横向排水管及环向排水盲沟，要

工。据当地气象部门资料显示，当地年平均降水量超过1000mm。

该隧道渗漏水主要是由于防水板损坏、混凝土施工工艺控制不严、施工缝及变形缝止水装置失效、泄水孔堵塞等原因造成。据此，我们遵循“排堵结合、以堵为主”的治水原则进行治理。

对于施工缝及裂缝渗漏水，沿施工缝及混凝土裂缝凿槽后用KT材料对槽底进行封堵后安装PVC管，其上用KP材料封堵，确保管外不渗不漏；混凝土表面点片状渗漏水处将需处理部位的基面凿除后均匀地涂抹KT1溶液。对于较严重的渗水，可先找出渗水点用KT材料堵漏后再涂刷KT1 溶液；拱脚处渗漏水采取“先排后堵”的原则，即凿槽冲洗后安装PVC引水管，再采用凯顿系列堵水材料封堵，使渗漏水直接排入纵向排水沟。

芭茅沟隧道渗漏水仅历时三周，经现场检验及观察，采用凯顿系列防水材料治理渗漏水后，隧道渗漏水得到全面解决，不仅达到了“快速高效”的目的，还确保了隧道处理后“不渗不漏”。

六、结论

本文通过对铁路隧道渗漏水的表现形式、主要危害等方面的叙述，从工程上的设计、施工质量及选用材料等方面对渗漏水的形成进行了详细的分析，提出相应的治理措施建议，为隧道渗漏水的防治提供了有价值的参考。

参考文献

[1] 祝和权,李海燕.铁路隧道防水技术现状及趋势[J].铁道建设.2003(10):36～38 [2] 韩忠存,张文强.隧道渗漏水病害的预防及治理[J].公路学报,2005(4):87～92

[3] 曹玉,彭勇,滕伟福等.运营铁路渗漏水与衬砌裂损病害分析及整治[J].西部探矿工程,2003(6):92～95

[4] 铁道部第二勘察设计院主编.铁路工程设计技术手册《隧道》[M].中国铁道出版社,1995 [5] 袁勇,姜孝谟等.我国隧道放水技术现状[J].世界道,1999(4):40～44 [6] 叶林标等.建筑工程防水施工手册[M].中国建筑工业出版社,1990:32～33 [7] 史常青.确保铁路隧道不渗不漏的施工技术研究[J].隧道标准设计,2005(2):62～64 [8] 赵旭东.隧道渗漏水的病害整治[J].西部探矿工程,2001(2):69～73 [9] 祝和权,李海燕,杜存山.隧道渗漏水综合治理技术的研究[J].中国铁路,2005(4):42～44